Circulaire brug met één druk op de knop uit printer

Artikel delen

SPARC Bridge werkt er hard aan om eind dit jaar een configurator voor 3D geprinte composiet bruggen online te kunnen zetten. Het proces moet zo geautomatiseerd worden dat de gewenste brug daarna met één druk op de knop uit de printer komt. Sterk argument voor 3D geprint composiet is dat het een volledig circulair product is.

Tekst: Henk Wind
Beeld: SPARC Bridge

circulaire brug

De tweede brug volgde eind 2021 in Lansingerland. Deze fiets/voetgangersbrug meet 6 x 13,5 meter.

SPARC Bridge is een initiatief van printbedrijf 10XL, Composite Structures en Aannemersbedrijf Damsteegt. Composite Structures is een zusterbedrijf van Damsteegt en legt zich toe op de productie en verkoop van composiet bruggen, maar dan met de standaard vacuümtechnieken. “Groot verschil is dat voor 3D printen een thermoplast wordt gebruikt, terwijl de normale productie werkt met thermohardend kunststof. Voor dat thermohardende proces werk je altijd met virgin materialen. Dat kan nu nog niet met gerecyclede materialen. Bij thermoplasten zoals die voor 3D printen worden gebruikt, kan dat wel en gebruiken we ook uitsluitend gerecyclede grondstoffen. Na zijn gebruiksduur kan het materiaal opnieuw de shredder in en worden hergebruikt”, zegt Geert Siereveld van SPARC Bridge. SPARC staat ook voor Smart Printed and Recycled Composite.

circulaire brug

Deze brug in Alphen aan den Rijn was de eerste.

Juist het circulaire aspect van gebruik van gerecyclede grondstoffen is een sterk argument om te kiezen voor 3D geprinte composiet bruggen. “Als CO2-uitstoot en dergelijke worden belast en in de prijs van materialen verwerkt wordt, wordt dit ook prijstechnisch interessant.” Daarnaast zijn er de algemene voordelen van composiet, zoals een lange levensduur, onderhoudsarm en licht van gewicht.

Twee bruggen

De techniek is inmiddels bewezen. De eerste brug voor fietsers en voetgangers werd eind 2020 in Alphen aan den Rijn geplaatst. Deze brug had een afmeting van 2 bij 7 meter. Het brugdek kwam uit de printer, terwijl de leuningen van staal waren gemaakt. De tweede brug volgde eind 2021 in Lansingerland. Deze fiets/voetgangersbrug meet 6 x 13,5 meter. Dat was op dat moment te groot om in één keer te printen. Deze brug is daarom in delen geprint. Brugdek en brugrand zijn geïntegreerd uit de printer gekomen. De delen zijn opgelegd op composiet liggers, die traditioneel gemaakt zijn met thermohardend composiet en vacuümtechnologie.

circulaire brug

Dwarsdoorsnede printen

“Na een verhuizing van 10XL hebben we meer ruimte beschikbaar en kunnen we inmiddels printen tot 12 meter. Dat is een complete brug, waarbij dus geen losse liggers nodig zijn”, zegt Siereveld. De printer print de dwarsdoorsnede van de brug. SPARC Bridge versterkt de onderzijde van de brug met doorgaande glasvezels. “Dat lamineren we er nu nog achteraf op, maar ook dat gaan we in het printproces integreren.”

Hoe groter de maat van de brug, hoe groter ook de uitdaging, zegt Siereveld. “De printgang wordt dan langer. Dan moet je of sneller printen of je composiet moet langer warm blijven om de volgende laag voldoende hechting te geven. Het composiet mag ook weer niet zo warm zijn dat het gaat druipen.” Dat is dus vooral een kwestie van ervaring opdoen.

Honingraatstructuur

De brug heeft in doorsnede een honingraatstructuur om de gewenste stijfheid en sterkte te verkrijgen, onder meer voor het dragen van het bovendek. Dat bovendek zelf is ook composiet, maar wordt voorzien van steenslag als slijtlaag. “Dat is ook nodig om het composiet te beschermen tegen slijtage; anders zou je weer microplastics in het milieu krijgen.” SPARC Bridge heeft de hechting tussen deze slijtlaag en het composiet zorgvuldig onderzocht. “Wij zijn de eersten die composiet bruggen printen. Er komt best veel bij kijken.”

Niettemin heeft SPARC Bridge zichzelf ambitieuze doelen gesteld. Het bedrijf wil eind van dit jaar een configurator ontwikkeld hebben waarmee ontwerpers online hun eigen brug kunnen samenstellen. Basis is een parametrisch model, waarmee ontwerpers zelf hun maatvoeringen kunnen bepalen. De vormvrijheid van 3D printen wordt hiermee dus niet benut. “Dat komt later wel, maar we zien ook dat de marktvraag vooral bestaat uit meer conservatieve ontwerpen. Wat we nu bieden met 3D printen onderscheidt zich vooral op circulariteit. En op nieuwe techniek, waarbij je minder (vak)mensen meer nodig hebt. Dat helpt om het tekort aan handjes in de bouw op te lossen.”

De configurator moet zo gaan werken dat het daarna eigenlijk daadwerkelijk nog één druk op de knop is om de brug uit de printer te laten rollen. SPARC Bridge wil daarvoor ook een eigen printer aan gaan schaffen. Het inrichten van een productiestraat moet er dan toe gaan leiden dat ook de prijs van een 3D geprinte composiet brug interessant gaat worden. “Nu is elke brug nog een eenmalig product, maar het moet een seriematig proces gaan worden om efficiëntievoordelen te behalen.”